FR2675581A1 - Dispositif et methode d'evaluation de l'aptitude qu'a un corps a expulser un produit et du maintien de produit genere lors de la maturation artificielle du corps. - Google Patents
Dispositif et methode d'evaluation de l'aptitude qu'a un corps a expulser un produit et du maintien de produit genere lors de la maturation artificielle du corps. Download PDFInfo
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Abstract
- Méthode et dispositif d'évaluation de l'aptitude qu'à un corps contenant au moins un produit à expulser celui-ci et de maintien des hydrocarbures générés lors de la phase de maturation artificielle dans le corps. - La méthode consiste à placer ledit corps et un réservoir de manière adjacente, réaliser la phase de génération artificielle en maintenant un gradient de pression entre le réservoir et ledit corps de façon à maintenir les hydrocarbures générés dans ledit corps, à réaliser un gradient de pression de façon à provoquer l'expulsion vers ledit réservoir d'au moins une partie du produit, d'analyser la partie récupérée dans ledit réservoir.
Description
La présente invention concerne une méthode et un dispositif permettant d'évaLuer L'aptitude qu'à un corps contenant au moins un produit à expulser celui-ci et à garder les hydrocarbures générés lors de la phase de maturation artificielle du corps. Elle s'applique particulièrement bien aux corps tels les roches immatures renfermant des hydrocarbures.
La caractérisation des roches-mères repose actuellement essentiellement sur la détermination de la quantité et de la qualité des hydrocarbures qu'elles sont susceptibles de générer lors de leur enfouissement. Une telle caractérisation est insuffisante, car elle ne prend pas en compte la capacité que présentent de telles roches à expulser ou non les produits générés. Il est pourtant évident que dans un bassin sédimentaire, la présence d'une accumulation d'huile (ou de gaz) est fortement conditionnée par la possibilité qu'ont à l'origine les hydrocarbures de quitter ou non la roche-mere où ils ont été générés.
L'aptitude à expulser les hydrocarbures produits apparaît donc comme un paramètre essentiel dans la détermination des bonnes roches-mères qui expulseront facilement les hydrocarbures qu'elles ont générées, par opposition aux mauvaises roches-mères qui n'expulseront que peu ou pas d'hydrocarbures.
Le brevet FR-2.652.162 décrit une méthode et un dispositif qui permet de classer les roches en fonction de Leur aptitude à expulser des hydrocarbures dans les conditions d'un test de migration réalisé au laboratoire sur des échantillons de roche.
Il subsiste cependant un problème de perte des hydrocarbures générés artificiellement vers le réservoir lorsque l'on étudie des roches immatures. En effet, la méthode nécessite alors une étape préalable de maturation de la roche au cours de laquelle il peut être utile de garder tous les hydrocarbures qui ont été générés afin d'obtenir les informations les plus précises et les plus proches des conditions naturelles. De plus en plus, la tendance est de travailler à partir de roches-mères non matures, ces dernières étant plus faciles à trouver car nécessitant des opérations de carottage à des profondeurs inférieures à celles où sont situées les roches-mères matures, il en résulte donc une facilité et une diminution des frais des opérations mises en oeuvre. La phase de maturation artificielle devient une étape indispensable dans la majorité des cas.
La présente invention propose une méthode et un dispositif permettant notamment de garder les hydrocarbures dans la roche au cours de la phase de génération artificielle des hydrocarbures et de classer les roches en fonction de leur aptitude à expulser des hydrocarbures dans les conditions d'un test de migration réalisé en laboratoire sur des échantillons de roche. Cette méthode et ce dispositif sont plus particulièrement employés pour des roches-mères immatures.
Dans tout le texte, les termes roche échantillon, roche-mère, roche ou corps désignent L'éprouvette sur laquelle on réalise le test.
On définit le gradient de pression Ap= Pr-Pm comme étant la différence de pression existant entre le réservoir et la rochemère. Pr correspond à la pression existant dans la roche réservoir, Pm la pression existant dans la roche-mère.
Ainsi, d'une manière plus générale, la présente invention concerne une méthode permettant la génération et le maintien des hydrocarbures dans un corps, notamment dans le cas de roches-mères non matures et l'évaluation de L'aptitude qu'à un corps contenant un produit à expulser celui-ci. Cette méthode comporte les étapes suivantes - on place ledit corps et un réservoir de manière adjacente, - on soumet à une température élevée et à une pression donnée ledit
corps pendant une durée suffisante pour permettre à la roche de
générer des hydrocarbures, c'est la phase de génération artificielle
d'hydrocarbures, - au cours de ladite phase de génération artificielle, on maintient le
gradient de pression /iP1= Pr-Pm entre le réservoir et le corps à
une valeur supérieure ou égale à zéro de façon à éviter que les
hydrocarbures ne fuient du corps vers le réservoir, - on abaisse la température à une température basse et on fixe un gra
dient de pression AP2 entre le réservoir et ledit corps de valeur
négative, ce gradient provoquant l'expulsion vers ledit réservoir
d'au moins une partie dudit produit contenu dans la roche, et - on analyse la partie du produit récupérée dans ledit réservoir.
corps pendant une durée suffisante pour permettre à la roche de
générer des hydrocarbures, c'est la phase de génération artificielle
d'hydrocarbures, - au cours de ladite phase de génération artificielle, on maintient le
gradient de pression /iP1= Pr-Pm entre le réservoir et le corps à
une valeur supérieure ou égale à zéro de façon à éviter que les
hydrocarbures ne fuient du corps vers le réservoir, - on abaisse la température à une température basse et on fixe un gra
dient de pression AP2 entre le réservoir et ledit corps de valeur
négative, ce gradient provoquant l'expulsion vers ledit réservoir
d'au moins une partie dudit produit contenu dans la roche, et - on analyse la partie du produit récupérée dans ledit réservoir.
Il répond en outre de préférence à l'une au moins des caractéristiques suivantes - la température à laquelle est soumise la roche au cours de la phase
de génération des hydrocarbures est comprise entre 250 et 4000 C, - la pression fixée au cours de la phase de génération est voisine de
500 bars, - on maintient l'échantillon dans lesdites conditions température et
pression de génération pendant une durée comprise entre 48 et 72
heures de façon à laisser à la roche le temps de générer des
hydrocarbures.
de génération des hydrocarbures est comprise entre 250 et 4000 C, - la pression fixée au cours de la phase de génération est voisine de
500 bars, - on maintient l'échantillon dans lesdites conditions température et
pression de génération pendant une durée comprise entre 48 et 72
heures de façon à laisser à la roche le temps de générer des
hydrocarbures.
A las fin de la phase de génération artificielle, on peut abaisser la température, par exemple, jusqu'à une température basse de 1500C ou 2000C.
Le gradient de pression A pli, maintenu pendant la génération artificielle des hydrocarbures doit être de préférence voisin de zéro, de façon à éviter tout risque de circulation des produits entre le réservoir et la roche-mère et inversement, mais peut être de l'ordre d'une dizaine de bars
Le gradient de pression AP2 négatif peut être de l'ordre de quelques centaines de bars, en valeur absolue, de façon à rendre compte des différences de pression entre roche-mère et roche réservoir dans la nature.
Le gradient de pression AP2 négatif peut être de l'ordre de quelques centaines de bars, en valeur absolue, de façon à rendre compte des différences de pression entre roche-mère et roche réservoir dans la nature.
On peut effectuer l'analyse de la partie du produit récupérée dans ledit réservoir par un balayage en continu de ce réservoir.
L'analyse mentionnée ci-dessus peut être une analyse qualitative et/ou quantitative du produit.
La méthode selon l'invention pourra comporter la détermination d'un critère de migration lié au rapport de la quantité de produit expulsé à la quantité dudit corps initialement traité.
La méthode et le dispositif selon l'invention pourront être appliqués à la génération et au maintien d'hydrocarbures dans une roche et à l'évaluation de la quantité d'hydrocarbures contenue dans un échantillon de roche, notamment dans le cas de roches immatures.
Ils pourront de même être appliqués à l'évaluation de la quantité de produit autre que les hydrocarbures contenus dans ladite roche notamment à l'eau, au monoxyde de carbone, au dioxyde de carbone, au dioxyde de soufre, ou au H
La présente invention concerne également un dispositif permettant de générer et de garder des hydrocarbures produits au cours de la phase de maturation du corps à l'intérieur de celui-ci et d'évaluer l'aptitude qu'a ce corps contenant au moins un produit à expulser celui-ci.
La présente invention concerne également un dispositif permettant de générer et de garder des hydrocarbures produits au cours de la phase de maturation du corps à l'intérieur de celui-ci et d'évaluer l'aptitude qu'a ce corps contenant au moins un produit à expulser celui-ci.
Ce dispositif comporte une enceinte haute pression comportant elle-même un milieu de confinement, des moyens de génération d'une pression de confinement, des moyens de mise en température de l'échantillon, et des moyens de contrôle du gradient de pression existant entre l'échantillon et le réservoir. Il comporte, en outre, un ensemble, ou éprouvette, hermétiquement isolé du milieu de confinement, cet ensemble comportant un échantillon du corps et un réservoir. Le dispositif peut comporter des moyens de balayage dudit réservoir.
Les moyens de balayage peuvent comporter des moyens de détection et/ou d'analyse des fluides recueillis par balayage dans le réservoir.
Le dispositif selon l'invention peut comporter des moyens de régulation en température des fluides de balayage.
Le dispositif selon L'invention peut comporter principalement une enceinte, ou cellule haute pression, dans laquelle est placé un assemblage constitué par la superposition ou la juxtaposition d'un échantillon de roche et d'un réservoir au sein d'un ensemble isolé hermétiquement du milieu de confinement, de préférence par une jaquette métallique et deux bouchons d'acier. Dans la suite de ce texte, on pourra également désigner cet ensemble par le terme d'éprouvette. La mise en température élevée de l'éprouvette permet la génération d'hydrocarbures. Sous l'effet du gradient positif ou nul de pression entre le réservoir et l'échantillon de roche (Pr > = Pm), les hydrocarbures restent confinés dans L'échantillon de roche et ne pénètrent pas dans le réservoir.Puis, en régulant à nouveau le gradient de pression entre le réservoir et l'échantillon de roche de façon à le faire passer à une valeur négative (Pr < Pm), les fluides présents dans l'échantillon de roche sont expulsés vers le réservoir où éventuellement un système de balayage peut assurer leur transport vers des détecteurs spécifiques, permettant ainsi une analyse en continu des produits expulsés.
L'originalité de la présente invention réside notamment, dans la juxtaposition de l'échantillon de roche et du réservoir, associée au maintien d'un gradient de pression entre l'échantillon de roche et le réservoir, ce gradient de pression étant déterminé, de façon à garder les hydrocarbures produits au cours de la phase de génération à l'intérieur de l'échantillon de roche et à éviter leur fuite dans le réservoir avant d'avoir commencé la phase d'expulsion.
Cet agencement évite d'avoir à changer de réservoir entre la phase de génération et la phase d'expulsion. Les tests de génération et d'expulsion peuvent donc se faire en continu sans ouverture et démontage de l'appareil et changement du réservoir. Ceci présente différents avantages au niveau de la facilité et de la sécurité de la conduite du test.
En effet, on évite ainsi tout phénomène de dépression rapide et de chocs thermiques qui pourraient être néfaste à la roche et entraîner une explosion ou pulvérisation de cette dernière. De plus, en procédant ainsi, on se rapproche plus des conditions présentes dans la nature puisque l'on n'est pas obligé de remonter à une valeur de pression d'une atmosphère à une température de 25 0C, avant de commencer le test d'expulsion, on peut rester dans les conditions de pression et de température obtenues en fin de phase de maturation.
De plus, la présente invention présente l'avantage de pouvoir analyser l'ensemble des hydrocarbures générés artificiellement dans l'échantillon de roche sans perte de certains de ces hydrocarbures, par exemple, par fuite dans le réservoir.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la description qui suit d'un exemple particulier, nullement limitatif, appliqué au cas des roches pétrolifères, illustré par les figures ci-annexées.
- La figure 1 illustre dans son ensemble la méthode et le dispositif
permettant de la mettre en oeuvre, - les figures 2A et 28 décrivent un exemple de cycle de pression et de
température, - la figure 3 montre une abaque permettant le classement des roches,
et - la figure 4 représente de façon schématique la manière dont les
pressions s'appliquent sur l'échantillon de roche et sur le
réservoir.
permettant de la mettre en oeuvre, - les figures 2A et 28 décrivent un exemple de cycle de pression et de
température, - la figure 3 montre une abaque permettant le classement des roches,
et - la figure 4 représente de façon schématique la manière dont les
pressions s'appliquent sur l'échantillon de roche et sur le
réservoir.
La figure 1 est une illustration de la méthode de génération d'hydrocarbures et d'expulsion des produits contenus dans un échantillon de roche, plus particulièrement appliquée à une roche immature pétrolifère.
On juxtapose à l'échantillon de roche 3 un réservoir 4. On place le tout dans un ensemble ou éprouvette 21, L'ensemble étant isolé du milieu de confinement par l'intermédiaire de deux bouchons métalliques 9 et 10 et d'une jaquette métallique 11 sertie sur les précédents à l'aide de deux bagues métalliques 12 et 13, ayant éventuellement une section droite en forme de coin.
L'ensemble 21, hermétiquement isolé du milieu de confinement est ensuite placé dans un corps d'enceinte 1 haute pression, équipé d'un four 20, permettant de travailler à des pressions généralement comprises entre 1 et 4.000 bars et des températures généralement comprises entre 20 et 4000C, le four pouvant etre intégré ou non au corps de l'enceinte.
On génère la pression de confinement à l'aide de moyens de génération de confinement 2. Les moyens de génération d'une pression de confinement 2 sont reliés à l'enceinte par des canalisations 14 et 15 qui comportent des vannes 16 et 17. Ces vannes permettent d'isoler le milieu de confinement des moyens 2 de génération de pression de confinement et éventuellement la vidange de l'enceinte de confinement lors de l'arrêt des moyens de génération de la pression de confinement.
On met en température l'échantillon de roche 3 et le réservoir 4, par exemple à une température comprise entre 300 et 4000C à l'aide du four 20, et on génère un gradient de pression P1= Pr-Pm, entre le réservoir et la roche mère, d'une valeur supérieure ou égale à zéro, on travaille de préférence avec un gradient de pression voisin de zéro afin d'éviter tout risque de circulation entre le réservoir et la roche-mère et réciproquement, en utilisant les moyens désignés par la référence 18 qui servent à contrôler et créer le gradient de pression au sein de l'éprouvette 21. La valeur du gradient de pression est fixée de façon à empêcher la fuite des hydrocarbures de la roche vers le réservoir.
L'opération de génération artificielle des hydrocarbures étant terminée, on abaisse la température jusqu'à une valeur, par exemple 150 ou 2000C, tout en maintenant la valeur du gradient de pression positive ou nulle entre le réservoir et la roche échantillon.
Le test d'expulsion consiste à étudier la quantité et le type de produits expulsés dans le réservoir au cours du temps dans les conditions de pression et de température du test. Dans notre cas, tous les produits générés artificiellement et les autres sont restés dans la roche-mère, le réservoir étant sensiblement vide de tout produit provenant de la roche-mère. Le réservoir contient le fluide qui a permis de créer et de maintenir une pression dans ce dernier. Les fluides utilisés pour créer la pression dans le réservoir peuvent être de l'eau, ou tout gaz possédant une bonne compressibilité tel que l'azote, l'hélium ou le CO2. On choisira de préférence un dispositif utilisant l'eau pour des raisons de simplicité.
o
On fixe la température à une valeur de 150 C, par exemple, pour commencer la phase d'expulsion, et on diminue la valeur de la pression Pr dans le réservoir de façon à avoir à présent une valeur de gradient de pression négative entre le réservoir et La roche-mère qui permette d'expulser les produits de la roche-mère vers le réservoir.
De cette façon, on provoque l'expulsion des hydrocarbures générés, artificiellement et des autres produits contenus dans la roche.
Le réservoir peut être une roche naturelle (grès, carbonates,....) ou un matériau poreux quelconque (fritté métallique, céramique, ...), son épaisseur peut varier entre 2 et 20mm.
Dans le mode de réalisation décrit dans la figure 1, les produits, une fois expulsés dans le réservoir, sont acheminés vers les différents détecteurs 6 et 7 par l'intermédiaire d'un système de balayage 5 faisant intervenir un fluide chauffé (gaz inertes, eau avec ou sans tensio-actifs, CO2, solvants organiques).
Le fluide de balayage est fourni par une source de fluide de balayage non représentée. Le fluide est amené par un circuit d'entrée 22 fourni par la source au réservoir 4 à travers le bouchon 10.
Le fluide de balayage est ensuite mené par l'intermédiaire d'un circuit de sortie 23 vers la boucle d'échantillonnage 8, après que celui-ci ait traversé le réservoir 4.
On peut, éventuellement, réchauffer le fluide de balayage grâce à des moyens de chauffage 24 situés dans le circuit d'entrée 22.
La circulation du fluide de balayage peut être interrompue par des vannes 25 et 26 équipant le circuit de balayage.
Afin d'éviter l'apparition de points froids sur le circuit de balayage de sortie 23, où pourraient se condenser les produits expulsés, on peut faire cheminer la canalisation au moins sur une grande partie de sa longueur dans un ensemble thermostaté 27, ceci minimise ou élimine d'éventuelles erreurs dans les analyses qualitatives. On peut également faire cheminer les autres canalisations en partie dans lesdits moyens thermostatés, comme celà est représenté à la figure 1.
A la sortie de la boucle d'échantillonnage 8, les hydrocarbures, l'eau, le CO, le C02 et l'H2S sont analysés séparément.
La présente invention décrit aussi un dispositif permettant de mettre en oeuvre la méthode précédemment décrite.
L'appareil illustré à la figure 1 comprend - un corps d'enceinte 1 haute pression, équipé d'un four 20,
permettant de travailler à des pressions généralement comprises
entre 1 et 4.000 bars et des températures généralement comprises
entre 20 et 4000C, le four pouvant être intégré ou non au corps de
l'enceinte, - des moyens de génération de pression de confinement 2, et - un ensemble 21 hermétiquement isolé du milieu de confinement lors
des essais, cet ensemble ou éprouvette recevant l'échantillon à
tester et un réservoir.
permettant de travailler à des pressions généralement comprises
entre 1 et 4.000 bars et des températures généralement comprises
entre 20 et 4000C, le four pouvant être intégré ou non au corps de
l'enceinte, - des moyens de génération de pression de confinement 2, et - un ensemble 21 hermétiquement isolé du milieu de confinement lors
des essais, cet ensemble ou éprouvette recevant l'échantillon à
tester et un réservoir.
Le dispositif selon l'invention peut également comporter: - des moyens de contrôle du gradient de pression 19 entre
l'échantillon de roche 3 et le réservoir 4, - des moyens de balayage des produits expulsés 5 dans le réservoir 4,
et/ou - des détecteurs spécifiques aux hydrocarbures 6, et éventuellement
aux CO2, CO et H2O, 7, reliés à une boucle d'échantillonnage 8.
l'échantillon de roche 3 et le réservoir 4, - des moyens de balayage des produits expulsés 5 dans le réservoir 4,
et/ou - des détecteurs spécifiques aux hydrocarbures 6, et éventuellement
aux CO2, CO et H2O, 7, reliés à une boucle d'échantillonnage 8.
Les moyens de mise en température de l'échantillon comportent des éléments habituellement utilisés tels un four, deux thermocouples et un régulateur et ne seront pas décrits plus en détail.
La référence 18 désigne dans leur ensemble les moyens permettant de contrôler le gradient de pression entre la roche et le réservoir. Ils comportent de manière classique un capteur différentiel de pression relié à un système de régulation de la pression commandant une pompe pneumatique. Ces moyens 18 de contrôle du gradient sont désignés hors les canalisations et les moyens de vannage par la référence 19. Ces moyens sont différents des moyens de génération de
La pression de confinement.
La pression de confinement.
Les moyens de génération de la pression de confinement peuvent comprendre une ou des pompes pneumatiques tout-à-fait classiques associées à des systèmes de régulation reliés à un capteur de pression mesurant la pression régnant dans l'enceinte de confinement.
La figure 2A montre schématiquement un exemple de courbe d'évolution ou cycle des pressions de la roche-mère Pm et du réservoir
Pr au cours du temps. Le cycle représenté sur la courbe se sépare en quatre parties la mise sous pression jusqu'au point A, la génération artificielle des hydrocarbures dans la roche-mère de A à B, le refroidissement de B à C et l'expulsion des produits de la roche-mère vers le réservoir à partir du point C.
Pr au cours du temps. Le cycle représenté sur la courbe se sépare en quatre parties la mise sous pression jusqu'au point A, la génération artificielle des hydrocarbures dans la roche-mère de A à B, le refroidissement de B à C et l'expulsion des produits de la roche-mère vers le réservoir à partir du point C.
Pr désigne la courbe représentative de l'évolution de la pression dans le réservoir au cours d'un cycle de maturation de la roche et d'expulsion d'au moins un des produits qu'elle contient, et
Pm celle de L'évolution de pression dans la roche-mère.
Pm celle de L'évolution de pression dans la roche-mère.
En abcisse on a représenté le temps, en ordonnée les pressions Pm et Pr en bar.
On observe tout d'abord une montée en pression durant environ 1 heure des pressions Pr et Pm jusqu'à l'atteinte d'un pallier, point A. Le gradient de pression LIP1 = Pr-Pm est fixé de manière à éviter des entrées d'eau dans la roche depuis le réservoir au cours de la phase de génération, par exemple une dizaine de bars.
De plus il est positif, ce qui permet de garder l'ensemble des hydrocarbures générés artificiellement dans la roche-mère sans fuite vers le réservoir. Les pressions Pr et Pm sont maintenues à leur valeur palier pendant environ 48 heures.
A partir du point B on commence la période de refroidissement. Au cours de la période de refroidissement, qui dure environ 24 heures, on peut soit diminuer les pressions Pr et Pm de façon à leur faire suivre une évolution identique à l'évolution de la température, soit garder une pression constante sur la roche-mère, cette étape dure jusqu'au point C. Le fait de garder une pression constante sur la roche-mère évite à cette dernière de subir toute variation de contraintes qui pourraient lui être néfaste et provoquer une détérioration de sa structure. On peut trouver un avantage à ce que les variations pression et température évoluent de la même façon, ce qui simplifie le protocole d'utilisation. Au cours de la période qui correspond au processus d'expulsion, la pression dans la roche échantillon est supérieure à la pression du réservoir Pr.Le gradient de pression AP2 est donc négatif (Pm > Pr) et fixé de manière à rendre compte des différences de pression entre roche-mère et réservoir dans la nature, par exemple quelques centaines de bars.
La figure 28 schématise un exemple de cycle de température, les températures Tm et Tr correspondant aux températures du réservoir et de la roche-mère sont égales. On a tout d'abord une montée en température qui dure environ 3 heures jusqu'à atteindre la valeur de la température nécessaire à la génération des hydrocarbures
o dans la roche-mère, par exemple 350 C, point A. La phase de génération dure du point A au point B. On abaisse ensuite la température jusqu'à une valeur, par exemple inférieure à 1500C, point C. La durée de refroidissement est d'environ 24 heures. On remonte ensuite en température pour commencer le processus d'expulsion, il faut environ 1 heure pour atteindre la température nécessaire au démarrage du
o processus d'expulsion, par exemple 175 C.
o dans la roche-mère, par exemple 350 C, point A. La phase de génération dure du point A au point B. On abaisse ensuite la température jusqu'à une valeur, par exemple inférieure à 1500C, point C. La durée de refroidissement est d'environ 24 heures. On remonte ensuite en température pour commencer le processus d'expulsion, il faut environ 1 heure pour atteindre la température nécessaire au démarrage du
o processus d'expulsion, par exemple 175 C.
La méthode et son dispositif associé sont d'une grande souplesse et permettent la réalisation de tests d'expulsion dans différentes configurations : pression de confinement seule ou avec en plus un gradient de pression imposé entre la roche et le réservoir. En cas de besoin, le système de balayage peut aussi être interrompu si on ne souhaite récupérer les produits expulsés qu'en fin d'expérience et non plus en continu.
Les gammes de température et de pression peuvent être o étendues de 20 à 400 C et de 1 à 4.000 bars. Les pressions et les températures peuvent être enregistrées automatiquement et peuvent être programmées en fonction du temps.
Comme celà a été dit, la méthode permet de déterminer l'aptitude d'une roche à expulser notamment les hydrocarbures, l'eau,
Le CO, le C02 et l'H2S qu'elle a pu générer lors de son enfouissement.
Le CO, le C02 et l'H2S qu'elle a pu générer lors de son enfouissement.
Grâce notamment à la définition d'un Index de Migration (IMHC), il est possible, selon la présente invention, de classer les roches-mères très bonnes, c'est-à-díre capables d'expulser facilement les hydrocarbures formés, par opposition aux mauvaises roches-mères, incapables d'expulser de façon notable les hydrocarbures qui y ont été générés.
On peut définir IMHC, par exemple, de la manière suivante:
IMHC = Q HC expulsés (mg)/ 100 g roche initiale.
IMHC = Q HC expulsés (mg)/ 100 g roche initiale.
L'abaque présenté à la figure 3 a été établie à partir d'expériences sur différentes roches et on a choisi 72 heures comme durée moyenne des expériences, en abcisse est représentée la pression de confinement en bar et en ordonnée le IMHC. La zone 28 correspond à de bonnes roches-mères, c'est-à-dire des roches expulsant facilement l'hydrocarbure qu'elles contiennent. A l'inverse, la zone 29 correspond aux mauvaises roches-mères. Il est bien entendu possible de donner des abaques similaires pour d'autres durées d'expériences.
Parallèlement à la définition de L'Index de Migration des hydrocarbures, il est possible de définir des Index similaires pour les autres produits expulsés - IMeau = Qeau(mg) / 100g roche initiale - IMCO = QCO(mg) / 100g roche initiale - IMCO2 = QC02(mg) / 100g roche initiale - IMH2S = QH2S(mg) / 100g roche initiale
Enfin, la cinétique de l'expulsion déterminée à partir de
L'analyse en continu des produits expulsés permet aussi de caractériser l'aptitude des roches testées à expulser les produits formés en fonction du temps, lors de leur enfouissement dans les basses couches sédimentaires.
Enfin, la cinétique de l'expulsion déterminée à partir de
L'analyse en continu des produits expulsés permet aussi de caractériser l'aptitude des roches testées à expulser les produits formés en fonction du temps, lors de leur enfouissement dans les basses couches sédimentaires.
La figure 4 illustre schématiquement les pressions auxquelles sont soumis l'échantillon 3 et le réservoir 4.
Sur cette figure, PC représente la pression de confinement qui s'applique au squelette de l'échantillon de roche 3 et à celui du réservoir 4. Cette pression PC correspond sensiblement à celle qui règne dans l'enceinte, du moins lorsque L'effort de résistance de la jaquette métallique est négligeable par rapport aux efforts créés par la pression de confinement.
Pm désigne la pression au sein des pores de la roche-mère qui est également appelée pression dans la roche-mère et Pr au sein des pores du réservoir ou pression dans le réservoir.
Le gradient de pression correspond à la différence A P = Pr-Pm.
Ce gradient Pr-Pm sera positif ou nul au cours de la phase de génération artificielle des hydrocarbures dans l'échantillon de roche, évitant ainsi la fuite des hydocarbures générés dans le réservoir. Il prendra ensuite une valeur négative pour permettre à l'échantillon de roche d'expulser les produits qu'il renferme dans le réservoir.
Comme celà a été dit, ce gradient peut être contrêlé par des moyens 19, ou peut être généré simplement du fait de la pression de confinement et des différences de caractéristiques mécaniques entre la roche-mère et le réservoir, celui-ci étant le plus résistant.
Au début de l'essai, le réservoir peut être vide ou plein d'un fluide tel de l'eau. Dans ce dernier cas, on imposera, de préférence, une pression de flux Pr dans le réservoir, telle que le gradient AP = Pr-Pm soit plus proche du gradient de pression naturel, généralement inférieur à 1.000 bars.
Le réservoir peut être une roche naturelle (grès, carbonate poreux, roche volcanique...), un matériau poreux de synthèse (fritté métallique, céramique...).
Le rapport de porosité du réservoir/porosité de la roche-mère testée de préférence, ne doit pas être inférieur à 4 au début de l'expérience.
La jaquette pourra être réalisée en cuivre.
Claims (17)
1. - Méthode permettant la génération d'hydrocarbures à l'intérieur d'un corps et l'évaluation de l'aptitude qu'à ledit corps contenant un produit à expulser celui-ci, cette méthode comporte les étapes suivantes - on place ledit corps et un réservoir de manière adjacente, - on réalise la phase de génération artificielle des hydrocarbures en maintenant ledit corps à une température élevée et à une pression donnée pendant une durée suffisante pour permettre audit corps de générer des hydrocarbures,c'est la phase de génération artificielle, - au cours de ladite phase de génération artificielle, on maintient le gradient de pression P1= Pr-Pm entre le réservoir et ledit corps supérieur ou égal à zéro de façon à éviter que les hydrocarbures ne fuient dudit corps vers le réservoir, - on abaisse La température à une température basseet on fixe un gradient de pression AP2 négatif entre le réservoir et ledit corps, ce gradient provoquant l'expulsion vers ledit réservoir d'au moins une partie dudit produit contenu dans ledit corps, et - on analyse la partie du produit récupérée dans ledit réservoir.
2. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la température de génération des hydrocarbures est comprise entre 250 et 400 C.
3. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pression maintenue au cours du processus de génération des hydrocarbures est voisine de 500 bars.
4. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on maintient l'échantillon dans lesdites conditions pour la génération des hydrocarbures pendant une durée comprise entre 48 et 72 heures de façon à laisser à la roche le temps de générer des hydrocarbures.
5. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on abaisse la température en fin de la phase de génération artificielle jusqu'à une température de 1500C ou 2000C.
6.-Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que Le gradient de pression hP1 au cours de ladite phase de génération des hydrocarbures est voisin de zéro de façon à éviter la fuite des hydrocarbures du corps vers le réservoir.
7. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le gradient de pression bP1 au cours de ladite phase de génération des hydrocarbures est de l'ordre d'une dizaine de bars de façon à éviter la fuite des hydrocarbures du corps vers le réservoir.
8. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit gradient de pression bP2 au cours de la phase d'expulsion est de l'ordre de quelques centaines de bars de façon à rendre compte des différences de pression entre roche-mère ou corps et roche réservoir dans la nature.
9. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on effectue l'analyse de la partie du produit récupérée dans ledit réservoir par un balayage en continu de ce réservoir.
10. - Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'analyse mentionnée ci-dessus est une analyse qualitative et/ou quantitative du produit.
11. - Méthode selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte la détermination d'un critère de migration lié au rapport de la quantité de produit expulsé à la quantité dudit corps initialement traité.
12. - Application des méthodes des revendications 1 à 10, à l'évaluation de la quantité d'hydrocarbures contenus dans un échantillon de roche.
13. - Application selon la revendication 11 à l'évaluation de la quantité de produit autre que les hydrocarbures contenus dans ladite roche notamment à l'eau, au monoxyde de carbone, ou au dioxyde de carbone ou au dioxyde de soufre ou au sulfure d'hydrogène H2S.
14. - Dispositif permettant de mettre en oeuvre la méthode selon la revendication 1, ledit dispositif comportant une enceinte haute pression (1) comportant elle-même un milieu de confinement, des moyens de génération de pression de confinement (2), des moyens de mise en température dudit corps (20) et des moyens de contrôle du gradient de pression (18) existant entre l'échantillon et le réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble (21) ou éprouvette hermétiquement isolée du milieu de confinement, ledit ensemble comportant un échantillon dudit corps et un réservoir.
15. - Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de balayage dudit réservoir.
16. - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de balayage comporte des moyens de détection et/ou d'analyse des fluides recueillis par balayage dans le réservoir.
17. - Dispositif selon L'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation en température (24, 27) des fluides de balayage, lesdits moyens étant éventuellement programmables.
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| FR9104907A FR2675581B1 (fr) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Dispositif et methode d'evaluation de l'aptitude qu'a un corps a expulser un produit et du maintien de produit genere lors de la maturation artificielle du corps. |
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| FR2761156A1 (fr) * | 1997-03-24 | 1998-09-25 | Jean Claude Robinet | Dispositif oedometrique haute pression a temperature et hygrometrie controlees |
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-
1991
- 1991-04-18 FR FR9104907A patent/FR2675581B1/fr not_active Expired - Fee Related
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